煤焦燃烧特性及反应活性探究
煤炭化学成分与煤的燃烧性质的关联性研究
煤炭化学成分与煤的燃烧性质的关联性研究煤炭作为一种重要的能源资源，在人类社会中扮演着重要的角色。
然而，煤炭的燃烧不仅对环境造成了严重影响，同时也对人类健康产生了威胁。
因此，研究煤炭化学成分与燃烧性质之间的关联性，对于优化煤炭利用、减少燃烧排放具有重要意义。
煤炭的化学成分是决定其燃烧性质的重要因素之一。
煤炭主要由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成，其中碳是煤炭中最丰富的元素。
不同种类的煤炭其化学成分有所不同，这直接影响了煤炭的燃烧特性。
例如，煤炭中的挥发分含量越高，煤炭的燃烧性越好。
挥发分是指在加热过程中从煤炭中挥发出来的可燃气体和液体物质，其含量越高，煤炭的可燃性越强，燃烧速度也越快。
而固定碳是指煤炭中的非挥发性碳，其含量越高，煤炭的燃烧过程中产生的热量也越高。
此外，煤炭中的硫含量也会对燃烧性质产生重要影响。
硫是煤炭中的一种常见元素，其主要以硫酸盐的形式存在。
在煤炭燃烧过程中，硫酸盐会转化为硫酸和二氧化硫等气体，进而形成酸雨，对环境和人类健康造成危害。
因此，降低煤炭中的硫含量，减少燃烧排放中的硫化物是保护环境的重要措施之一。
煤炭的燃烧性质不仅与化学成分有关，还与其物理性质密切相关。
例如，煤炭的粒度大小对燃烧性能有重要影响。
细小的煤炭颗粒具有较大的比表面积，能够提供更多的燃烧表面，从而使燃烧速度加快。
此外，煤炭的密度、孔隙结构等物理性质也会影响煤炭的燃烧过程。
煤炭的密度越高，燃烧时产生的热量也越高；而孔隙结构的存在可以提供更多的氧气进入煤炭内部，促进燃烧反应的进行。
煤炭的燃烧性质研究不仅有助于优化煤炭利用，还可以指导煤炭燃烧技术的改进和燃烧排放的控制。
例如，通过研究煤炭中的硫含量，可以开发出高效的燃烧技术，减少硫化物的排放。
同时，了解煤炭的燃烧特性，可以优化煤炭的选矿、洗选、燃烧等流程，提高煤炭利用效率，减少能源浪费。
此外，煤炭的燃烧性质也与燃烧过程中的气候变化有关。
煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等温室气体，进而影响全球气候变化。
煤的活性测定
煤的活性测定煤的反应性又称煤的化学活性，指在一定温度条件下煤与不同气体介质（如二氧化碳、氧、水蒸气等）发生化学反应的能力。
反应性强的煤在气化和燃烧过程中反应速度快、效率高。
尤其对采用沸腾床和气流床等高效的新型气化技术，煤的反应性强弱直接影响到煤在气化炉中反应的快慢、完成程度、耗煤量、耗氧量及煤气中的有效成分等。
高反应性的煤可以在生产能力基本稳定的情况下，使气化炉可以在较低温度下操作，从而避免灰分结渣和破坏煤的气化过程。
在流化燃烧新技术中，煤的反应性强弱与其燃烧速度也有密切关系。
因此，反应性是煤气化和燃烧的重要特性指标。
测定煤反应性的方法和表示方式很多，目前中国多采用的方法是测定煤在高温（900℃）下干馏后的焦渣还原CO2的能力，以CO2的还原率表示煤对二氧化碳的化学反应性（GB220).将CO2的还原率（a,％）与相应的测定温度绘成曲线，如图所示。
图中煤的反应性随反应温度的升高而增强，各种煤的反应性随煤化度的加深而减弱。
因为碳和CO2反应不仅在燃料的外表面进行，而且也在燃料内部微细孔隙的毛细管壁上进行，孔隙率愈高，反应的表面积愈大。
不同煤化度煤及其干馏所得残炭或焦炭的气孔率、化学结构不同，因此其反应性不同。
褐煤的反应性最强，但当温度较高（(900℃以上）时，反应性增高减慢。
无烟煤的反应性最弱，但在较高温度时，随温度升高其反应性显著增强。
煤的灰分组成与数量对其反应性也有明显的影响。
碱金属和碱土金属对碳与CO2的反应起着催化作用，使煤、焦的反应性提高并降低焦炭反应后强度。
(一)操作方法：1.洗涤与调整将仪器的所有玻璃部分洗净，磨口活塞涂上凡士林，并按图装配好。
在各吸气球管中注入吸收剂。
管3注入浓度为30％的NaOH或KOH溶液(以KOH 为好，因NaOH与CO2作用生成的沉淀Na2CO3多时会堵塞通道)作吸收CO2用。
管4装入浓度为30％的焦性没食子酸和等量的(30％)NaOH或KOH的混合液作吸收O2用，吸收剂要求达到球管口。
煤炭化学性质与燃烧特性研究
煤炭化学性质与燃烧特性研究煤炭作为一种重要的能源资源，一直以来都受到广泛关注。
煤炭的化学性质与燃烧特性是研究煤炭利用的重要内容之一。
本文将从煤炭的组成及化学性质、煤炭的燃烧特性以及煤炭的应用等方面展开探讨。
一、煤炭的组成及化学性质煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中碳是其主要成分。
煤炭的化学性质与其组成密切相关，不同种类的煤炭其化学性质也有所不同。
例如，烟煤含有较高的碳和较低的挥发分，燃烧时产生的热量较高；而褐煤含有较高的水分和较低的固定碳，燃烧时产生的热量较低。
煤炭的化学性质还与其结构密切相关。
煤炭中的有机质主要以腐植质的形式存在，其化学结构复杂多样。
煤炭中的有机质可以分为干馏质、焦油质和无烟煤质等。
干馏质是煤炭中的挥发分，其主要成分是氢、氧、氮和硫。
焦油质是煤炭中的固定碳，其主要成分是碳。
无烟煤质是煤炭中的灰分，其主要成分是无机物。
二、煤炭的燃烧特性煤炭的燃烧特性是指煤炭在燃烧过程中的物理和化学变化。
煤炭的燃烧可以分为三个阶段：干燥阶段、热解阶段和燃烧阶段。
在干燥阶段，煤炭中的水分被蒸发出来。
这个阶段的燃烧速度较快，但产生的热量较低。
在热解阶段，煤炭中的挥发分开始分解，产生大量的烟气和焦油。
这个阶段的燃烧速度较快，产生的热量较高。
在燃烧阶段，煤炭中的固定碳开始燃烧，产生大量的热量和灰渣。
这个阶段的燃烧速度较慢，但产生的热量较高。
煤炭的燃烧特性还与其灰分和硫分的含量有关。
煤炭中的灰分主要由无机物组成，其燃烧时会产生灰渣。
煤炭中的硫分主要以硫酸盐的形式存在，其燃烧时会产生二氧化硫等有害气体。
因此，降低煤炭中的灰分和硫分含量对环境保护具有重要意义。
三、煤炭的应用煤炭作为一种重要的能源资源，广泛应用于工业、农业、交通等领域。
在工业领域，煤炭主要用于发电、钢铁冶炼、化工等行业。
在农业领域，煤炭主要用于农田灌溉、农作物干燥等用途。
在交通领域，煤炭主要用于火车、船舶等交通工具的燃料。
然而，由于煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成严重污染。
煤炭的燃烧特性与燃烧机理的研究
煤炭的燃烧特性与燃烧机理的研究煤炭是一种重要的能源资源，在全球范围内被广泛应用于工业、发电和民用领域。
然而，煤炭的燃烧过程不仅与能源利用效率密切相关，还与环境污染和气候变化等问题息息相关。
因此，研究煤炭的燃烧特性和燃烧机理具有重要意义。
煤炭的燃烧特性是指在燃烧过程中煤炭所表现出的一系列物理和化学特性。
其中，煤的燃烧速率、热值、挥发分含量、灰分含量以及气体和颗粒物排放等都是煤炭燃烧特性的重要指标。
煤炭的燃烧速率与煤的结构、粒度和燃烧温度等因素密切相关。
煤炭的热值是指单位质量煤炭所释放的热能，不同种类的煤炭具有不同的热值。
挥发分含量是指煤炭中可在较低温度下蒸发的物质含量，它对煤炭的燃烧速率和热值有重要影响。
灰分含量是指煤炭中不燃烧的无机物质含量，它会影响煤炭的燃烧特性和产生的灰渣。
煤炭的燃烧还会产生大量的气体和颗粒物排放，其中包括二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等，这些排放物对环境和人体健康造成严重影响。
煤炭的燃烧机理是指煤炭在燃烧过程中发生的一系列物理和化学反应。
煤炭的燃烧过程可以分为三个阶段：干燥、热解和燃烧。
在干燥阶段，煤炭中的水分被蒸发出来，煤的温度逐渐升高。
在热解阶段，煤炭中的挥发分开始分解，产生大量的烃类气体和焦油。
在燃烧阶段，煤炭中的固体碳和烃类气体与氧气发生氧化反应，产生二氧化碳和水蒸气等燃烧产物。
煤炭的燃烧机理受到多种因素的影响，包括煤的结构、粒度、燃烧温度、氧气浓度和燃烧条件等。
近年来，随着环境保护意识的增强和能源利用效率的要求，煤炭的燃烧特性和燃烧机理的研究得到了广泛关注。
研究人员通过实验和数值模拟等方法，深入探究了煤炭的燃烧特性和燃烧机理。
他们发现，煤炭的燃烧速率和热值可以通过改变煤的结构和粒度来调控。
挥发分含量和灰分含量对煤炭的燃烧特性有重要影响，可以通过煤的预处理和燃烧条件的调节来降低煤炭的挥发分含量和灰分含量。
此外，煤炭的燃烧机理的研究也为煤炭燃烧的优化和环境污染控制提供了理论基础。
煤的物理性质与燃烧特性分析
煤的物理性质与燃烧特性分析煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于工业和能源领域。
本文将对煤的物理性质和燃烧特性进行分析，以帮助读者更好地理解和利用煤资源。
煤的物理性质是指煤在自然状态下的一些基本特征。
首先，煤是一种含碳的岩石，主要由有机质组成。
煤的含碳量通常在50%到90%之间，不同种类的煤含碳量有所差异。
其次，煤的颜色和质地也是其物理性质的重要表征。
煤的颜色可以分为黑色、褐色和灰色等，这与其煤化程度和有机质含量有关。
质地方面，煤可以是块状、粉状或颗粒状，不同质地的煤在燃烧过程中的燃烧速率和热值也有所不同。
煤的燃烧特性是指煤在燃烧过程中的一些表现和性质。
首先，煤的燃烧需要氧气的参与，产生二氧化碳、水蒸气和热能等。
煤的燃烧过程可以分为三个阶段：干燥阶段、挥发分解阶段和燃烧阶段。
在干燥阶段，煤中的水分被蒸发出来；在挥发分解阶段，煤中的挥发分解产物被释放出来；在燃烧阶段，煤中的固定碳和挥发分解产物被完全氧化。
其次，煤的燃烧特性还与其热值、燃烧速率和燃烧温度等因素有关。
煤的热值是指单位质量煤所释放的热能，不同种类的煤热值差异较大。
煤的燃烧速率是指单位时间内煤的燃烧速度，与煤的质地和粒度有关。
燃烧温度是指煤的燃烧过程中所达到的最高温度，不同种类的煤燃烧温度也有所不同。
了解煤的物理性质和燃烧特性对于煤的利用和燃烧过程的控制具有重要意义。
首先，通过了解煤的物理性质，可以对煤进行分类和鉴别。
不同种类的煤在燃烧特性和燃烧效果上有所不同，因此对煤进行分类可以更好地选择合适的煤种进行利用。
其次，了解煤的燃烧特性可以指导煤的燃烧过程的控制。
例如，通过调整煤的粒度和燃烧条件，可以控制煤的燃烧速率和燃烧温度，从而提高燃烧效率和减少污染物的排放。
然而，煤的利用和燃烧也存在一些问题和挑战。
首先，煤的燃烧会产生大量的二氧化碳和其他有害气体，对环境造成污染。
因此，如何减少煤的燃烧排放对于环境保护至关重要。
其次，煤的燃烧也会产生大量的灰渣和烟尘，对空气质量造成影响。
高温悬浮态的煤焦燃烧反应动力学研究
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中图 分类 号 ： Ｑ１２ Ｔ ７
文 献 标 识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ７ Ｏ８ （０ ０ Ｏ 一 ４ ０ １０ 一 ３ ９ ２ ｌ ）４ ｌ — ４
O_2_CO_2气氛下煤焦燃烧反应动力学特性试验研究
进行了 O2 /CO2 气氛与
烧 , O2 /CO2 气氛下 NOx 排放是常规空气燃烧的
25%
[ 1, 2 ]
O2 /N2 气氛对比的热重分析 , 应用经典随机成核
; 在 CANM ETCETC 的试验系统上发现随
[ 3, 4 ]
模型试算出了试验煤焦的反应动力学参数 , 樊越 胜
[9]
着送风中氧量的增大 , 炉内火焰温度会提高 王宏
其他气氛也有相同的结果反应模型积分形式不成立其随机行走的规律满足式一维扩散二维扩散三维扩散球对称随机核化模型收缩核模型柱对称收缩核模型球对称其中与反应介质的分形结构有关klymko等发现反应速率常数与反应介质上的随机行走行为有关可表示为所以在分形反应介质上速度常数满足下式并且这一结果得到了大量计算机模拟的证实上式括号中的部分可以根据试验采集数据从热重曲线中求出因此通过作图可以求得活化能时间效应动力学分析煤焦的燃烧受外部及内部多种因素的影响煤焦表面粗糙不平煤焦内部具有丰富的孔结构并且已有的研究表明了煤焦具有分形特性因此其化学反应应遵循分形反应动力学分形反应动力学与经典动力学最大的不同在于考虑了介质在采用时间效应修正后煤焦程序升温收缩核模型燃烧速率表示为12则变形为200937122108线性相关性更好
[ 5, 6 ]
;
等对空气和不同氧气掺比气氛下不同粒径
[ 10 ]
等人在卧式管式电炉上 ,对 O2 /CO2 气氛
煤粉进行了热重试验 , 主要分析了煤粉粒径对不 同氧体积的反应 。李庆钊 、 牛胜利
[ 11 ]
和空气下堆积状态煤粉在 700 ～ 1 000 ℃时 NOx 和 SO2 的释放特性进行了研究 。由于燃烧气氛的 改变 ,如上所述煤的燃烧特性发生了很大的变化 , 其燃烧动力学也不同于常规空气下 。经典燃烧动 力学是在空气下燃烧结合试验数据分析整理得到
煤炭资源的燃烧特性与热能利用
煤炭资源的燃烧特性与热能利用煤炭是一种重要的能源资源，在全球范围内广泛应用于工业、家庭和农业等领域。
它的燃烧特性和热能利用对于能源的高效利用以及环境保护至关重要。
本文将详细讨论煤炭资源的燃烧特性以及如何有效利用其热能。
一、煤炭的化学成分煤炭主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，还含有少量的硫、磷、钾等元素。
煤炭的燃烧特性与其化学成分有着密切关系。
碳是煤炭的主要成分，其能量释放主要靠氧化反应，将碳转化为二氧化碳。
氢在煤炭燃烧过程中，与氧气反应生成水蒸气，并释放出大量的热能。
氮和硫等元素在燃烧过程中容易形成氮氧化物和二氧化硫等有害物质，对环境造成污染。
二、煤炭的燃烧过程煤炭的燃烧过程分为三个阶段：干燥阶段、挥发分解阶段和焦化阶段。
在干燥阶段，煤炭中的水分被蒸发出来，煤质温度上升。
在挥发分解阶段，煤炭中的挥发分开始分解，产生可燃气体。
在焦化阶段，煤焦继续分解，产生焦碳和灰分。
煤炭的燃烧过程需要氧气的参与，而理论上，完全燃烧需要理想的氧煤比，即将所有的碳和氢完全与氧气反应。
但实际上，由于气体和固体之间的传质过程以及不理想的混合条件，完全燃烧很难实现。
三、煤炭的热能利用方式煤炭的热能利用方式主要有燃烧和气化两种。
燃烧是将煤炭直接在空气中燃烧，产生高温的燃烧产物，包括热量和尾气等。
燃烧方式适用于大多数工业和家庭使用的炉燃设备。
气化是将煤炭在缺氧或部分氧气条件下进行热解，生成可燃气体，如合成气等。
气化方式可以高效地利用煤炭资源，并减少对环境的污染。
气化技术在发电厂和化工厂等领域得到广泛应用。
四、煤炭资源的燃烧特性与环境问题煤炭资源的燃烧产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体和固体颗粒物。
这些物质对于大气污染和气候变化具有重要影响。
在煤炭的高效燃烧过程中，减少有害物质的排放，提高能源利用效率是非常重要的。
为了减少煤炭资源的燃烧对环境的影响，可以采用先进的煤炭燃烧技术，如燃烧控制技术和脱硫脱硝技术。
该技术可以有效地减少二氧化硫和氮氧化物的排放，并提高煤炭燃烧效率。
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董爱霞1 , 张守玉1 , 王 健1 , 郭 熙1 , 陈 川1 , 熊绍武1 , 吕俊复2 , 丁艳军2 , 董建勋3
( 1. 上海理工大学 能源与动力工程学院 热能工程研究所,上海 200093 ; 2. 清华大学 热能工程系,北京 100084 ;3. 中电投蒙东能源集团有限责任公司,内蒙古 通辽 028000 ) 摘要:中国褐煤资源丰富, 然而由于褐煤自身特点使其应用受到了极大的限制㊂ 针对中 国褐煤应用最广的途径 燃烧,借助热重分析仪对不同热解终温的褐煤半焦及热解终温为 1273 K 的褐煤半焦与原煤的混合燃料的燃烧特性进行了分析㊂ 并利用 Coats-Redfern 法进行 了燃烧动力学的分析,通过求得的表观活化能表征煤焦的燃烧反应活性㊂ 研究发现: 热解终 温越高,煤焦的燃烧特性越差;掺混褐煤有助于提高其半焦的燃烧特性, 而掺混燃料的燃烧稳 定性几乎和原煤无差别,且随着掺混比例的增加, 混合燃料的活化能逐渐增大, 越不易点燃, 掺混半焦对燃料的燃烧特性和反应活性都有影响㊂ 相同制备条件下的烟煤半焦和褐煤半焦 的燃烧动力学参数尤其是活化能相差很大,可见煤焦的燃烧反应活性与煤种有关㊂ 关键词:褐煤;半焦;燃烧反应活性;燃烧特性
(1 . Thermal Engineering Research Institute,School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China; 2 . Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China; 3 . CPI Mengdong Energy Group Co. ,Ltd. ,Tongliao 028000,China)
Abstract :China is abundant in lignite,while its application is greatly limited by its characteristics. With the help of thermal gravimetric analyzer,study the reaction activity of chars. Analyse the combustion characteristics of blended fuel combining char whose pyrolysis final temperature is 1273 K and raw coal with different proportion. Analyse the combustion kinetics with Coats - Redfern method. The combustion reactivity of char can be charactered by the apparent activation energy. The results show that, the char reaction activity decreass with the increase of final temperature of pyrolysis,the added lignite help increase the combustion characteristics of char,while compared with the raw coal, the combustion stability of blended fuel change little. Continue to increase the ratio of lignite, the activation energy of blended fuel gradually increase, it become harder to light. The added lignite influence the combustion characteristics and reactivity of blended fuel. Under the same preparation condition, the combustion kinetic index of bituminous coal char and lignite char vary widely. That indicate that, the combustion reaction activity is related to the coal type. Key words:lignite;char;combustion reaction activity;combustion characteristic
收稿日期: 责任编辑:宫在芹 作者简介:董爱霞(1988
基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2012BAA04B01) ) ,女,山西宁武人,在读硕士研究生,研究方向为褐煤干燥脱水提质㊂ 通讯作者: 张守玉 (1971 ) , 男, 吉林集安 人,上海理工大学热能工程研究所教授,硕士生导师,研究方向为低阶煤提质; 煤炭热解㊁ 气化㊁ 燃烧; 生物质及固体废弃物能源 转化,E-mail:zhangsy-guo@ 163. com㊂ 引用格式:董爱霞,张守玉,王 健,等. 煤焦燃烧特性及反应活性探究[ J] . 洁净煤技术,2013,19(1) :87-91,120. 董爱霞等:煤焦燃烧特性及反应活性探究
中图分类号:TK16 文献标识码:A 文章编号:1006-6772(2013)01-0087-05
Combustion performance and reaction activity of coal char
DONG Ai-xia1 ,ZHANG Shou-yu1 ,WANG Jian1 ,GUO Xi1 ,CHEN Chuan1 , XIONG Shao-wu1 ,LV jun-fu2 ,DING Yan-jun2 ,DONG Jian-xun3